Що таке диференціальний АЦП?


20

Чим диференціальний аналоговий та цифровий перетворювач відрізняється від звичайного АЦП?

Відповіді:


16

Диференціальний АЦП буде вимірювати різницю напруги між двома контактами (плюс і мінус вхід). Односторонній ("штатний") АЦП вимірює різницю напруги між одним штифтом і землею.

Дуже багато диференціальних АЦП можуть бути налаштовані так, щоб ви могли вдвічі більше каналів в режимі однофазного. Наприклад, AD7265 має 6 диференціальних каналів і 12 одноканальних каналів.


Я, мабуть, повинен був сказати половину кількості каналів, коли в диференційованому режимі :) Я додав приклад AD7265 до своєї оригінальної відповіді. Також існують різні системи MUX + ADC (AD363 + AD364), які мають 16 однофазних входів або 8 диференціальних входів.
jluciani

1
Мені це дивно. Чому ви коли-небудь використовувати два АЦП, щоб виконувати роботу одного? Диференціальний аспект може бути вирішений набагато дешевшим підсилювачем.
ендоліт

Подвійні АЦП зручні для тих часів, коли вам потрібно вибирати два сигнали точно в один і той же час, зберігаючи при цьому кількість деталей, розмір та потужність. Прикладом програми є стереозвук.
Майк Десимоне,

2
Що стосується перетворення диференціального входу в одинарний до того, як він потрапить на АЦП: диференціальний вхідний АЦП може зробити набагато кращу роботу відхилення в звичайному режимі, ніж версія зовнішнього підсилювача, оскільки у нього немає однофазного етапу для підбору шуму з, і може бути відкалібровано для мінімізації зсуву на заводі. Нарешті, диференціальний вхід може дати вам 6 дБ коефіцієнта посилення над однобічним входом, оскільки кожна нога пари може пройти повний діапазон вхідної напруги (наприклад, з 5-метровою одиночною рейкою, ви можете взяти вибірку від -5 В до 5 В, а не просто 0 до 5 В).
Майк Десимоне

1
Це аналогічно вашому двоколірному осцилоскопу, який дає вам два односхилих сліду (використовуючи заземлення кожного зонда) або єдиний диференціальний слід з обома зондами (режим X - Y, підстави ігноруються).
Каз

8

Звичайний АЦП випробовує його входи в діапазоні від 0 до AVcc, де AVcc часто можна налаштувати (5 В, 2,56 В, введення користувача тощо).

Диференціальний АЦП зміщує нижню посилання з 0В на якесь інше значення - або на вхід користувача на другий аналоговий вхід, або на внутрішню посилання. Це корисно для вимірювання малих сигналів, які мають велике зміщення постійного струму - наприклад, вимірювання змін 100mV в діапазоні 2,5-2,6V.

Показання напруги, менші за зміщення, залежать від обладнання - можуть давати негативні показання, абсолютні значення або нуль.

Типовим є застосування в навантажувальній комірці, яка має невелику зміну напруги при деякому зміщенні постійного струму.


5

Як говорили інші, він має два входи для кожного сигналу, один з яких віднімається від іншого.

Це дає більше співвідношення сигнал / шум, оскільки

  • Максимальний рівень входу на 6 дБ вище
  • Незв’язаний шум двох входів комбінується лише на 3 дБ
  • Це скасовує будь-який шум у звичайному режимі. (Якщо напруга заземлення АЦП коливається відносно землі вимірюваної речі, наприклад, обидва входи переміщатимуться вгору та вниз, і це буде відмінено. Якщо обидва входи обидва приведені з одного і того ж підсилювача і частина його джерела живлення надходить на обидва виходи, які будуть відмінені тощо.)

3

Важко точно сказати, про що ви говорите, без посилання, але я здогадуюсь, що ви говорите про АЦП, що має вхід для диференціальної пари.

Диференціальні пари - це чудові речі, які дозволяють удвічі сприйняти коливання напруги, не підвищуючи подачу та не викликаючи додаткових шумів. По суті, далі йдеться про те, що замість того, щоб сигнал посилався на землю, два дроти є загальними протилежностями; коли одна лінія знаходиться на + 1,3 В, інша - на -1,3 В. Напруга будь-якої лінії до землі становить лише 1,3 В, але оскільки АЦП перетворює різницю напруги на цих сигналах, у вас є 2,6 В.

Я припускаю, що ви говорите про АЦП, які вибірки диференціальних сигналів.

Диференціальні пари використовуються там, де ви хочете обмежити індуковані напруги. Ethernet і USB обидва сигналізуються по-різному. Багато РФ по-різному сигналізується. Якщо ви займаєтесь полюванням в Google, ви знайдете багато інформації.


Диференціальна сигналізація зменшує кількість перешкод, що випромінюються в інші речі. Врівноважені лінії з диференційованими входами зменшують кількість перешкод, зібраних від інших речей. Зазвичай вони поєднуються, але це не обов'язково.
ендоліт

1
Добре, якщо ви знаходитесь на приймальному кінці диференціальної пари, ви робите це для захисту від шуму. Якщо ви перебуваєте на передачі, ви зазвичай робите це для захисту від викидів та / або шуму. Я здогадуюсь, я цього не прояснив достатньо.
akohlsmith

3

Ще один момент, про який ще не говорилося, є те, що типовий АЦП, розроблений для вирішення сигналів 0-3 вольт з точністю до одного мілівольта (12 біт), може не мати набагато кращої точності, ніж одномільвольт, коли намагається вирішити 0,1 вольт диференціального сигналу на двовольтний сигнал загального режиму (наприклад, він може мати 8 біт корисної точності), тоді як АЦП, призначений для вирішення малих диференціальних сигналів, міг би працювати набагато краще; 12-бітний АЦП може бути розроблений для таких цілей, щоб забезпечити 12 біт корисної точності з сигналом 0,1 вольта, не будучи таким чином, щоб забезпечувати 16 біт точності для більшого сигналу).


1

Диференціальний АЦП - це два кінцеві пристрої. В принципі, вона приймає різницю між напругами на двох клемах і перетворює їх у дворядне число, що доповнює 2. Я б сказав, що звичайно бачити такий тип АЦП, який використовується для сигналів, які змінюються навколо GND, оскільки в принципі негативні перетворення мають сенс у цьому контексті. Односторонній АЦП - це однотермінальний пристрій, де напруга перетворюється на двійкове число шляхом порівняння його з внутрішньою опорою (скажімо, земля). Зазвичай вони використовуються для датчиків, які мають вихідну лінійну напругу пропорційно явищу, яке вони відчувають.


Просто для уточнення, що те, що АЦП видає як цифрові дані, не залежить від реалізації аналогової схеми. Наприклад, TI ADS8519 є диференційованим АЦП, що дозволяє користувачеві вибирати прямий двійковий або двокомпонентний вихід.
spade78

@ spade78 Я припускаю, що "прямий двійковий" ви маєте на увазі "неподписаний бінарний", правда?
vicatcu

Не так багато підписаних або неподписаних, більше схожих на те, як бітові коди відображаються на напруги. Прямий бінарний визначається в ADS8519 як двійковий 0, який відображається на негативну рейку, двійковий 32768 представляє 0В, а двійковий 65535 (його 16-бітний пристрій) відображається на позитивну рейку.
spade78

1
Деякі пристрої дозволяють вибирати кодування, як правило, між підписаним та непідписаним. Веселий факт: все, що вони зазвичай роблять, це перевернути високий біт.
Майк Десимоне,
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.